DE102012025433B4 - Method for housing sub-millimeter-wave semiconductor circuits and semiconductor module that can be produced by the method - Google Patents

Method for housing sub-millimeter-wave semiconductor circuits and semiconductor module that can be produced by the method Download PDF

Info

Publication number
DE102012025433B4
DE102012025433B4 DE102012025433.4A DE102012025433A DE102012025433B4 DE 102012025433 B4 DE102012025433 B4 DE 102012025433B4 DE 102012025433 A DE102012025433 A DE 102012025433A DE 102012025433 B4 DE102012025433 B4 DE 102012025433B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
semiconductor
semiconductor device
dielectric material
carrier film
dielectric
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE102012025433.4A
Other languages
German (de)
Other versions
DE102012025433A1 (en
Inventor
Thomas Zwick
Mario Pauli
Benjamin Göttel
Thomas Blank
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Karlsruher Institut fuer Technologie KIT
Original Assignee
Karlsruher Institut fuer Technologie KIT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Karlsruher Institut fuer Technologie KIT filed Critical Karlsruher Institut fuer Technologie KIT
Priority to DE102012025433.4A priority Critical patent/DE102012025433B4/en
Publication of DE102012025433A1 publication Critical patent/DE102012025433A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102012025433B4 publication Critical patent/DE102012025433B4/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/50Assembly of semiconductor devices using processes or apparatus not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326, e.g. sealing of a cap to a base of a container
    • H01L21/56Encapsulations, e.g. encapsulation layers, coatings
    • H01L21/568Temporary substrate used as encapsulation process aid
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/31Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape
    • H01L23/3107Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape the device being completely enclosed
    • H01L23/3121Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape the device being completely enclosed a substrate forming part of the encapsulation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/498Leads, i.e. metallisations or lead-frames on insulating substrates, e.g. chip carriers
    • H01L23/4985Flexible insulating substrates
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/58Structural electrical arrangements for semiconductor devices not otherwise provided for, e.g. in combination with batteries
    • H01L23/64Impedance arrangements
    • H01L23/66High-frequency adaptations
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2223/00Details relating to semiconductor or other solid state devices covered by the group H01L23/00
    • H01L2223/58Structural electrical arrangements for semiconductor devices not otherwise provided for
    • H01L2223/64Impedance arrangements
    • H01L2223/66High-frequency adaptations
    • H01L2223/6605High-frequency electrical connections
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2223/00Details relating to semiconductor or other solid state devices covered by the group H01L23/00
    • H01L2223/58Structural electrical arrangements for semiconductor devices not otherwise provided for
    • H01L2223/64Impedance arrangements
    • H01L2223/66High-frequency adaptations
    • H01L2223/6661High-frequency adaptations for passive devices
    • H01L2223/6677High-frequency adaptations for passive devices for antenna, e.g. antenna included within housing of semiconductor device
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2223/00Details relating to semiconductor or other solid state devices covered by the group H01L23/00
    • H01L2223/58Structural electrical arrangements for semiconductor devices not otherwise provided for
    • H01L2223/64Impedance arrangements
    • H01L2223/66High-frequency adaptations
    • H01L2223/6683High-frequency adaptations for monolithic microwave integrated circuit [MMIC]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/151Die mounting substrate
    • H01L2924/1517Multilayer substrate
    • H01L2924/15172Fan-out arrangement of the internal vias
    • H01L2924/15174Fan-out arrangement of the internal vias in different layers of the multilayer substrate

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)

Abstract

Verfahren zur Gehäusung von Sub-Millimeterwellen-Halbleiterschaltungen, die bei Frequenzen von ≥ 100 GHz arbeiten, bei dem – mindestens ein Halbleiterbauelement (1) mit einer integrierten Sub-Millimeterwellen-Halbleiterschaltung bereitgestellt wird, das an einer Unterseite elektrische Anschlussflächen für die Halbleiterschaltung aufweist, – eine mehrlagige dielektrische Trägerfolie (2) mit größeren lateralen Abmessungen als das mindestens eine Halbleiterbauelement (1) bereitgestellt wird, die mindestens eine HF-Leitungsstruktur (3) zur HF-Verbindung des Halbleiterbauelementes (1) mit anderen Komponenten und an einer Oberseite elektrische Kontaktflächen (4) der HF-Leitungsstruktur (3) in einer Anordnung aufweist, die einer Anordnung der elektrischen Anschlussflächen an der Unterseite des Halbleiterbauelementes (1) entspricht, und – die elektrischen Anschlussflächen des Halbleiterbauelementes (1) mittels Flip-Chip-Montage mit den elektrischen Kontaktflächen (4) der Trägerfolie (2) verbunden werden, wobei – das Halbleiterbauelement (1) seitlich mit einem dielektrischen Material (9) umschlossen wird, und – eine Oberseite des Halbleiterbauelementes (1) mit einer thermisch leitfähigen Platte (10) verbunden wird, die das mindestens eine Halbleiterbauelement (1) und wenigstens einen Teil des das Halbleiterbauelement (1) seitlich umschließenden dielektrischen Materials (9) vollständig überdeckt, bei dem a. die thermisch leitfähige Platte (10) mit einer Schicht aus dem dielektrischen Material (9) bereitgestellt wird, die eine zwischen Ober- und Unterseite des Halbleiterbauelements (1) gemessene Dicke aufweist oder übersteigt, bei dem in die Schicht Öffnungen (18) zur thermisch leitfähigen Platte (10) eingebracht werden, die ein Einsetzen des Halbleiterbauelements (1) ermöglichen, wobei das Halbleiterbauelement (1) vor der Flip-Chip-Montage in die Öffnungen (18) eingesetzt und mit der thermisch leitfähigen Platte (10) verbunden wird, bei dem eine dielektrische Trägerfolie (2) eingesetzt wird, die eine Antennenstruktur (22) aufweist, wobei in das Substrat (19) oder die Schicht aus dem dielektrischen Material (9) mindestens eine weitere Öffnung (23) an einer lateralen Position eingebracht wird, an der nach Abschluss des Verfahrens die Antennenstruktur (22) liegt und durch die die Effizienz und Bandbreite der Antennenstruktur (22) erhöht wird, und/oder ...A method of packaging sub-millimeter-wave semiconductor circuits operating at frequencies of ≥ 100 GHz, comprising: - providing at least one semiconductor device (1) with a sub-millimeter-wave semiconductor integrated circuit having electrical pads for the semiconductor circuit at a lower side, A multilayer dielectric carrier foil (2) with larger lateral dimensions than the at least one semiconductor component (1) is provided, the at least one RF line structure (3) for HF connection of the semiconductor component (1) with other components and at a top electrical contact surfaces (4) the RF line structure (3) in an arrangement corresponding to an arrangement of the electrical pads on the bottom of the semiconductor device (1), and - the electrical pads of the semiconductor device (1) by flip-chip mounting with the electrical Contact surfaces (4) of the Trä gerfolie (2) are connected, wherein - the semiconductor device (1) is laterally enclosed with a dielectric material (9), and - an upper side of the semiconductor device (1) with a thermally conductive plate (10) is connected, the at least one semiconductor device (1) and at least part of the semiconductor device (1) laterally enclosing dielectric material (9) completely covered, in which a. the thermally conductive plate (10) is provided with a layer of the dielectric material (9) having or exceeding a thickness measured between top and bottom of the semiconductor device (1) in which openings (18) for thermal conductivity are formed in the layer Plate (10) are introduced, which allow insertion of the semiconductor device (1), wherein the semiconductor device (1) is inserted before the flip-chip mounting in the openings (18) and connected to the thermally conductive plate (10) a dielectric carrier foil (2) is used which has an antenna structure (22), wherein at least one further opening (23) is introduced at a lateral position into the substrate (19) or the layer of the dielectric material (9) after termination of the method, the antenna structure (22) is located and through which the efficiency and bandwidth of the antenna structure (22) is increased, and / or ...

Description

Technisches AnwendungsgebietTechnical application

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gehäusung von Sub-Millimeterwellen-Halbleiterschaltungen, die bei Frequenzen von ≥ 100 GHz arbeiten, sowie ein mit dem Verfahren herstellbares Halbleitermodul, das eine oder mehrere derartige Halbleiterschaltungen beinhaltet. Das Verfahren stellt eine Aufbau- und Verbindungstechnik auf dem Gebiet der Hochfrequenztechnik bereit, mit der integrierte Sub-Millimeterwellen-Halbleiterschaltungen, sog. MMICs, gehäust und gleichzeitig signaltechnisch angebunden werden können.The present invention relates to a method of packaging sub-millimeter-wave semiconductor circuits operating at frequencies of ≥ 100 GHz and to a processable semiconductor module incorporating one or more such semiconductor circuits. The method provides a construction and connection technology in the field of high-frequency technology, with the integrated sub-millimeter-wave semiconductor circuits, so-called MMICs, housed and simultaneously connected by signal technology.

Bei der Gehäusung von MMICs muss einerseits sichergestellt werden, dass die Hochfrequenz-Signalübertragung zwischen der Halbleiterschaltung und externen Komponenten durch das Gehäuse nicht beeinträchtigt wird. Zum anderen muss eine ausreichende Wärmeabführung ermöglicht werden, da übliche MMICs sehr geringe Abmessungen aufweisen, bspw. lediglich eine Dicke von < 100 μm bei lateralen Abmessungen von ein bis zwei Millimetern.In the packaging of MMICs, on the one hand, it must be ensured that the high-frequency signal transmission between the semiconductor circuit and external components is not impaired by the housing. On the other hand, a sufficient heat dissipation must be made possible because conventional MMICs have very small dimensions, for example only a thickness of <100 μm with lateral dimensions of one to two millimeters.

Stand der TechnikState of the art

Auf dem Gebiet mikroelektronischer Schaltungen sind zahlreiche Gehäusungstechniken für Halbleiterschaltungen bekannt. Allerdings ermöglichen diese häufig keine Signalübertragung bei Frequenzen ≥ 100 GHz oder können keine ausreichende Wärmeabfuhr gewährleisten.Numerous semiconductor device packaging techniques are known in the field of microelectronic circuits. However, these often do not allow signal transmission at frequencies ≥ 100 GHz or can not ensure sufficient heat dissipation.

Aus der US 5353498 A ist ein Verfahren zur Gehäusung von integrierten Halbleiterschaltungen bekannt, das auch Maßnahmen zur Wärmeabfuhr über das Gehäuse vorsieht. Die Halbleiterchips werden dabei auf eine Trägerfolie aus einem dielektrischen Material aufgebracht, in das in nachfolgenden Verfahrensschritten Kontaktlöcher und Leitungsstrukturen für die elektrische Verbindung von Anschlussflächen der Halbleiterchips mit externen Komponenten eingebracht werden. Auf die Oberseite der Halbleiterchips werden dann massive thermisch leitfähige Körper aufgebracht und durch einen Bondprozess mit den Halbleiterchips verbunden. Anschließend werden die Chips mit den darauf befindlichen thermisch leitfähigen Körpern mit einem dielektrischen Material seitlich umgossen, wobei die Vergussmasse lediglich bis an die Oberseite der thermisch leitfähigen Körper reicht, so dass deren Oberseite frei bleibt. Auf diese Weise wird eine ausreichende Wärmeabfuhr für die dort eingesetzten Leistungshalbleiter sichergestellt. Eine Nutzung dieser Technik für die Gehäusung von MMICs mit ihren sehr kleinen Abmessungen führt jedoch zu einem aufwändigen und damit kostenintensiven Verfahren.From the US 5353498 A is a method for housing semiconductor integrated circuits known, which also provides measures for heat dissipation through the housing. In this case, the semiconductor chips are applied to a carrier foil made of a dielectric material into which contact holes and line structures for the electrical connection of terminal areas of the semiconductor chips to external components are introduced in subsequent method steps. Solid thermally conductive bodies are then applied to the upper side of the semiconductor chips and connected to the semiconductor chips by a bonding process. Subsequently, the chips are laterally encapsulated with the thermally conductive bodies thereon with a dielectric material, wherein the potting compound extends only to the top of the thermally conductive body, so that the top remains free. In this way, sufficient heat dissipation for the power semiconductors used there is ensured. However, using this technique to package MMICs with their very small dimensions results in a costly and expensive process.

Die US 2005/0093172 A1 beschreibt eine elektronische Schaltungsanordnung, die zwischen einem Verdrahtungssubstrat und einer Deckplatte aus einem isolierenden oder einem metallischen Material angeordnet und mit einem Harz vergossen ist.The US 2005/0093172 A1 describes an electronic circuit arrangement disposed between a wiring substrate and a cover plate made of an insulating or a metallic material and potted with a resin.

Die US 2009/0103160 A1 offenbart ein integriertes elektro-optisches Modul mit einem optischen Modulator, der über eine integrierte HF-Schaltung angesteuert wird. Die HF-MMICs dieser Schaltung sind auf einer mehrlagigen, flexiblen Leiterplatte per Flip-Chip-Technik aufgebracht. Auf dem Rücken der MMICs ist eine wärmeableitende Platte angebracht. Der Zwischenraum zwischen der Platte und der Leiterplatte sowie zwischen den Kontakten der MMICs ist mit einer Vergussmasse gefüllt.The US 2009/0103160 A1 discloses an integrated electro-optic module with an optical modulator driven by an integrated RF circuit. The RF MMICs of this circuit are applied to a multilayer, flexible printed circuit board by flip-chip technology. On the back of the MMICs, a heat-dissipating plate is attached. The space between the plate and the circuit board and between the contacts of the MMICs is filled with a potting compound.

Die US 2002/0074146 A1 zeigt ein MMIC-Bauelement, das mit seiner Rückseite mit einer Metallplatte verbunden ist, und über Flip-Chip-Technik mit einer starren Trägerplatine verbunden wird. Der Raum zwischen MMIC und einer Aussparung in der Trägerplatine soll dabei frei von Harz bleiben, um parasitäre Kapazitäten zu vermeiden. Die Druckschrift verweist auf Anwendungen im Mobilfunk, bei ISDN-Anlagen, PCs und anderen Kommunikationstechnologien. Sie befasst sich weder mit Sub-Millimeter-Halbleitermodulen, die bei Frequenzen oberhalb von 100 GHz arbeiten, noch mit Verfahren zu deren Gehäusung.The US 2002/0074146 A1 shows an MMIC device, which is connected with its rear side with a metal plate, and is connected via flip-chip technology with a rigid carrier board. The space between MMIC and a recess in the carrier board should remain free of resin in order to avoid parasitic capacitances. The publication refers to applications in mobile communications, ISDN systems, PCs and other communication technologies. It does not deal with sub-millimeter semiconductor modules operating at frequencies above 100 GHz nor with methods of packaging them.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, ein Verfahren zur Gehäusung von Sub-Millimeter-Halbleiterschaltungen anzugeben, die bei Frequenzen ≥ 100 GHz arbeiten, sowie ein zugehöriges Halbleitermodul anzugeben, die sich in kostengünstiger Weise durchführen bzw. herstellen lassen.The object of the present invention is therefore to specify a method for housing sub-millimeter semiconductor circuits which operate at frequencies ≥ 100 GHz, as well as to provide an associated semiconductor module which can be implemented or produced in a cost-effective manner.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Die Aufgabe wird mit den Merkmalen der Verfahren und des Halbleitermoduls gemäß den Patentansprüchen 1, 2 und 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Verfahren sowie des Halbleitermoduls sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche oder lassen sich der nachfolgenden Beschreibung sowie den Ausführungsbeispielen entnehmen.The object is achieved with the features of the method and the semiconductor module according to claims 1, 2 and 8. Advantageous embodiments of the method and the semiconductor module are the subject of the dependent claims or can be found in the following description and the embodiments.

Bei den vorgeschlagenen Verfahren wird mindestens ein Halbleiterbauelement mit einer integrierten Sub-Millimeterwellen-Halbleiterschaltung (MMIC) bereitgestellt, das an der Unterseite elektrische Anschlussflächen für die elektrische Kontaktierung der Halbleiterschaltung aufweist. Bei dem Halbleiterbauelement handelt es sich in der Regel um einen Halbleiterchip mit der entsprechenden integrierten Schaltung. Weiterhin wird eine mehrlagige dielektrische Trägerfolie vorzugsweise auf einem Hilfssubstrat bereitgestellt, die größere laterale Abmessungen als das Halbleiterbauelement hat. Die dielektrische Trägerfolie weist mindestens eine Hochfrequenz(HF)-Leitungsstruktur zur HF-Verbindung des Halbleiterbauelementes mit anderen Komponenten auf. An der Oberseite der Trägerfolie sind elektrische Kontaktflächen für die HF-Leiterstruktur in einer Anordnung ausgebildet, die der Anordnung der elektrischen Anschlussflächen an der Unterseite des Halbleiterbauelementes entspricht. Damit können die Anschlussflächen des Halbleiterbauelementes mittels der bekannten Flip-Chip-Montage direkt mit den Kontaktflächen der Trägerfolie elektrisch verbunden werden. Vorzugsweise weist die dielektrische Trägerfolie auch Gleichstrom(DC)-Leitungsstrukturen auf, mit denen eine entsprechende elektrische Verbindung zwischen der Halbleiterschaltung und weiteren Komponenten über die Trägerfolie erreicht werden kann. Die HF- sowie die DC-Leitungsstrukturen sind dabei so in die Trägerfolie integriert, dass sie elektrisch getrennt sind und möglichst kein Übersprechen von den DC-Leitungen zu HF-Leitungen auftritt. Das Halbleiterbauelement wird mittels Flip-Chip-Montage über elektrisch leitfähige Bumps mit der Trägerfolie bzw. den Kontaktflächen der Trägerfolie verbunden. Das optional eingesetzte Hilfssubstrat dient dabei der mechanischen Stabilisierung der Trägerfolie bei der Flip-Chip-Montage. Nach der Flip-Chip-Montage oder einem oder mehreren sich anschließenden Verfahrensschritten kann gegebenenfalls das Hilfssubstrat entfernt werden. Dies kann bspw. über ein Rückdünnen oder durch Ablösen bei einer entsprechend lösbaren Verbindung mit der Trägerfolie erfolgen.In the proposed methods, at least one semiconductor component with a sub-millimeter-wave semiconductor integrated circuit (MMIC) is provided, which has electrical connection surfaces for the electrical contacting of the semiconductor circuit on the underside. The semiconductor component is generally a semiconductor chip with the corresponding integrated circuit. Furthermore, a multilayer dielectric support film is preferably provided on an auxiliary substrate, the larger lateral Dimensions than the semiconductor device has. The dielectric carrier film has at least one high-frequency (HF) line structure for the HF connection of the semiconductor component to other components. On the upper side of the carrier foil, electrical contact surfaces for the HF conductor structure are formed in an arrangement which corresponds to the arrangement of the electrical connection surfaces on the underside of the semiconductor component. Thus, the pads of the semiconductor device can be electrically connected by means of the known flip-chip mounting directly to the contact surfaces of the carrier film. The dielectric carrier film preferably also has direct current (DC) line structures with which a corresponding electrical connection between the semiconductor circuit and further components can be achieved via the carrier film. The HF and the DC line structures are integrated into the carrier film in such a way that they are electrically separated and, as far as possible, no crosstalk from the DC lines to HF lines occurs. The semiconductor component is connected to the carrier foil or the contact surfaces of the carrier foil by means of flip-chip mounting via electrically conductive bumps. The optionally used auxiliary substrate serves for the mechanical stabilization of the carrier film in the flip-chip assembly. After the flip-chip assembly or one or more subsequent process steps, the auxiliary substrate may optionally be removed. This can be done, for example, via back-thinning or by detachment in the case of a correspondingly detachable connection with the carrier film.

Bei dem vorgeschlagenen Verfahren wird das Halbleiterbauelement seitlich mit einem dielektrischen Material umschlossen, das ebenso wie die dielektrische Trägerfolie einen Teil der Gehäusung des Halbleiterbauelementes bildet. Die Oberseite des Halbleiterbauelementes wird mit einer thermisch leitfähigen Platte verbunden, die das Halbleiterbauelement sowie mindestens einen Teil der dieses umschließenden dielektrischen Materials überdeckt. Die Platte bildet zusammen mit dem dielektrischen Material und der Trägerfolie die Gehäusung des Halbleiterbauelementes. Das Verfahren ermöglicht dabei nicht nur die Herstellung eines gehäusten Halbleitermoduls mit einem Halbleiterbauelement. Vielmehr können bei entsprechender Dimensionierung der Trägerfolie nebeneinander mehrere Halbleiterbauelemente sowie auch weitere elektrische Komponenten, bspw. Antennen, Hohlleiterübergänge oder auch eine komplette DC-Beschaltung der MMICs mit integriert werden. Die elektrische bzw. signaltechnische Verbindung dieser einzelnen Komponenten kann über die Leitungsstrukturen der Trägerfolie erfolgen. Die thermisch leitfähige Platte an der Oberseite wird dabei so ausgeführt, dass sie sämtliche integrierte Komponenten überdeckt.In the proposed method, the semiconductor device is laterally enclosed with a dielectric material which, like the dielectric carrier foil, forms part of the housing of the semiconductor component. The upper surface of the semiconductor device is connected to a thermally conductive plate covering the semiconductor device and at least a portion of the surrounding dielectric material. The plate forms, together with the dielectric material and the carrier film, the housing of the semiconductor component. The method not only enables the production of a packaged semiconductor module with a semiconductor component. Rather, with appropriate dimensioning of the carrier film side by side a plurality of semiconductor components as well as other electrical components, for example. Antennas, waveguide transitions or even a complete DC circuit of the MMICs can be integrated with. The electrical or signaling connection of these individual components can take place via the line structures of the carrier foil. The thermally conductive plate on the top is designed so that it covers all integrated components.

Mit dem vorgeschlagenen Verfahren kann eine Gehäusung von MMICs auf kostengünstige Weise erreicht werden. Die Trägerfolie für das Aufbringen des einen oder der mehreren MMICs sowie ggf. weiterer Komponenten kann dabei vorkonfektioniert werden und erfordert während des Gehäusungsprozesses kein weiteres Einbringen von bspw. Vias oder Metallisierungen. Durch die thermisch leitfähige Platte an der Oberseite der MMICs wird eine gute Wärmeabführung von den kleinen MMICs ermöglicht. Beim Einsatz einer Platte aus elektrisch leitfähigem Material, bspw. einer Metallplatte, kann diese gleichzeitig die elektrische Funktion der Masse für die MMICs übernehmen. Weiterhin dient diese Platte der mechanischen Stabilität des gesamten durch die Gehäusung erhaltenen Halbleitermoduls. Mit dem Verfahren können somit integrierte Sub-Millimeterwellen-Halbleiterschaltungen ohne Bonddrähte gehäust und gleichzeitig signaltechnisch angebunden werden. Es können dabei unter anderem Antennen oder Hohlleiterübergänge aber auch die komplette DC-Beschaltung der MMICs mit in das Gehäuse integriert werden. Dies gilt auch für weitere Bauteile zur Signalverarbeitung, die ebenfalls in dem Modul integriert werden können. Auch passive Strukturen, die unterschiedliche Halbleiterbauelemente im Sinne der Hochfrequenztechnik verbinden, bspw. CPW-Leitungen (CPW: Coplanar Waveguide) oder Koppler können mit in das Modul integriert werden. Damit lassen sich anwendungsorientierte Systeme wie bspw. Radarsysteme in einem einzigen Halbleitermodul bereitstellen.With the proposed method, a housing of MMICs can be achieved in a cost effective manner. The carrier film for the application of the one or more MMICs and possibly other components can be prefabricated and requires during the housing process no further introduction of, for example, vias or metallizations. The thermally conductive plate on top of the MMICs allows for good heat dissipation from the small MMICs. When using a plate of electrically conductive material, for example. A metal plate, this can simultaneously take over the electrical function of the mass for the MMICs. Furthermore, this plate serves the mechanical stability of the entire semiconductor module obtained by the housing. The method can thus be used to package integrated sub-millimeter-wave semiconductor circuits without bonding wires and at the same time connect them by signal technology. Among other things, antennas or waveguide transitions as well as the complete DC circuit of the MMICs can be integrated into the housing. This also applies to other components for signal processing, which can also be integrated in the module. Also, passive structures that connect different semiconductor devices in terms of high-frequency technology, for example. CPW lines (CPW: Coplanar Waveguide) or couplers can be integrated into the module. In this way, application-oriented systems such as, for example, radar systems can be provided in a single semiconductor module.

In einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens wird in den Zwischenraum zwischen der Oberseite der Trägerfolie und der Unterseite des Halbleiterbauelementes ein zweites dielektrisches Material eingebracht, das sich von dem dielektrischen Material unterscheidet, das die Halbleiterbauelemente seitlich umgibt. Dieses zweite dielektrische Material wird so gewählt, dass die Übertragung von HF-Signalen zwischen der Trägerfolie und dem Halbleiterbauelement über die elektrische Verbindung der Anschluss- mit den Kontaktflächen bzw. die bei der Flip-Chip-Montage aufgebrachten Bumps mit einem geringen Verlustwinkel tanδ < 0.003 ermöglicht wird. Beispiele für derartige dielektrische Materialien sind Polyimid, LCP, Teflon oder BCB. Demgegenüber kann für das die Halbleiterbauelemente umgebene dielektrische Material bspw. polymerbasierte Kleber eingesetzt werden, das einen besonders guten Schutz gegenüber Umwelteinflüssen ermöglicht und kostengünstig zu erhalten ist. Das zweite dielektrische Material wird vorzugsweise auch so gewählt, dass bei der elektrischen Anbindung des Halbleiterbauelementes an die Trägerfolie die gewünschte Impedanzanpassung erreicht wird, um Reflexionen bei der Signalübertragung zu vermeiden.In a preferred embodiment of the method, a second dielectric material is introduced into the intermediate space between the upper side of the carrier foil and the underside of the semiconductor component, which differs from the dielectric material which laterally surrounds the semiconductor components. This second dielectric material is chosen so that the transmission of RF signals between the carrier foil and the semiconductor device via the electrical connection of the terminal with the contact surfaces and the bumps applied in the flip-chip mounting with a low loss angle tanδ <0.003 is possible. Examples of such dielectric materials are polyimide, LCP, Teflon or BCB. In contrast, for example, polymer-based adhesives can be used for the dielectric material surrounding the semiconductor components, which enables particularly good protection against environmental influences and is inexpensive to obtain. The second dielectric material is preferably also chosen so that the desired impedance matching is achieved in the electrical connection of the semiconductor component to the carrier film in order to avoid reflections in the signal transmission.

In einer Alternative ist zumindest ein Teil der HF-Leitungsstrukturen in der Trägerfolie so ausgebildet, dass damit eine Einkopplung der aus dem Halbleiterbauelement ausgetretenen und in der Leitungsstruktur der Trägerstruktur geführten elektromagnetischen Wellen in einen angrenzenden Hohlleiter ermöglicht wird. In diesem Fall wird nach dem Entfernen des Hilfssubstrates eine entsprechende Hohlleiterstruktur an die Unterseite der Trägerfolie angebracht bzw. das Modul auf eine derartige Hohlleiterstruktur aufgebracht. Bei dieser Hohlleiterstruktur kann es sich bspw. um einen Block aus einem metallischen Material handeln, in dem der entsprechende Hohlleiter ausgebildet, bspw. eingefräst ist. In an alternative, at least part of the RF line structures in the carrier film are designed such that a coupling of the electromagnetic waves emerging from the semiconductor component and guided in the line structure of the carrier structure into an adjacent waveguide is made possible. In this case, after removal of the auxiliary substrate, a corresponding waveguide structure is attached to the underside of the carrier foil or the module is applied to such a waveguide structure. In this waveguide structure may be, for example, to a block of a metallic material in which the corresponding waveguide is formed, for example. Milled.

Die einzelnen Verfahrensschritte des vorgeschlagenen Verfahrens können in unterschiedlicher Reihenfolge ausgeführt werden. So kann bspw. zunächst das Halbleiterbauelement mittels Flip-Chip-Montage mit der Trägerfolie verbunden werden. Anschließend wird dann die thermisch leitfähige Platte mit der Oberseite des Halbleiterbauelementes verbunden.The individual method steps of the proposed method can be carried out in different order. Thus, for example, firstly the semiconductor component can be connected to the carrier film by means of flip-chip mounting. Subsequently, the thermally conductive plate is then connected to the top of the semiconductor device.

In einer anderen Alternative kann auch zunächst die thermisch leitfähige Platte mit einer darauf aufgebrachten dicken Schicht aus dem dielektrischen Material hergestellt oder bereitgestellt werden. Die Schichtdicke des dielektrischen Materials ist dabei so gewählt, dass sie zumindest der Dicke des Halbleiterbauelementes entspricht.In another alternative, the thermally conductive plate having a thick layer of the dielectric material applied thereto may also be first prepared or provided. The layer thickness of the dielectric material is chosen such that it corresponds at least to the thickness of the semiconductor component.

Unter der Dicke des Halbleiterbauelementes ist dabei der Abstand zwischen Ober- und Unterseite dieses Halbleiterbauelementes zu verstehen. Die Begriffe Oberseite und Unterseite sind in der vorliegenden Patentanmeldung nur zur Unterscheidung der jeweiligen Seiten der Trägerfolie sowie des Halbleiterbauelements zu verstehen. Unter der Unterseite wird die Seite mit den elektrischen Anschlussflächen des Halbleiterbauelementes verstanden, während die Oberseite die gegenüberliegende Seite darstellt. Bei der Trägerfolie wird unter der Oberseite die vom Hilfssubstrat abgewandte Seite mit den elektrischen Kontaktflächen verstanden, die mit den Anschlussflächen des Halbleiterbauelementes elektrisch kontaktiert werden.The thickness of the semiconductor component is to be understood as the distance between the upper and lower sides of this semiconductor component. The terms top and bottom are to be understood in the present patent application only to distinguish the respective sides of the carrier film and the semiconductor device. Under the bottom is the side with the electrical pads of the semiconductor device understood, while the top represents the opposite side. In the case of the carrier film, the upper side is understood to mean the side remote from the auxiliary substrate with the electrical contact surfaces which are electrically contacted with the connection surfaces of the semiconductor component.

In die dielektrische Schicht auf der thermisch leitfähigen Platte werden dann geeignete Öffnungen eingebracht, die sich bis zur thermisch leitfähigen Platte erstrecken und laterale Dimensionen aufweisen, die ein Einsetzen des jeweiligen Halbleiterbauelementes so ermöglichen, dass dessen Oberseite mit der thermisch leitfähigen Platte verbunden werden kann. Nach diesem Schritt des Einsetzens und Verbindens wird schließlich die Unterseite des Halbleiterbauelementes mittels Flip-Chip-Montage mit der Trägerfolie verbunden. Das Halbleiterbauelement ist dabei durch das dielektrische Material seitlich umschlossen, das auf der thermisch leitfähigen Platte aufgebracht ist. Das Einbringen eines zweiten dielektrischen Materials als Underfill zwischen Trägerfolie und Unterseite des Halbleiterbauelementes kann entweder durch seitliches Einpressen einer entsprechenden Vergussmasse oder auch im Rahmen der Flip-Chip-Montage erfolgen. So können bspw. zunächst die (Löt-)Bumps auf die Unterseite des Halbleiterbauelementes aufgebracht und anschließend eine Schicht mit dem zweiten dielektrischen Material aufgebracht werden. Diese Schicht wird dann soweit rückgedünnt, dass die Bumps zur Kontaktierung gerade an ihrer Unterseite freigelegt werden. Anschließend erfolgt der Verbindungsprozess mit der Trägerfolie.In the dielectric layer on the thermally conductive plate then appropriate openings are introduced, which extend to the thermally conductive plate and have lateral dimensions, which allow insertion of the respective semiconductor device so that its upper side can be connected to the thermally conductive plate. After this step of inserting and connecting, the underside of the semiconductor device is finally connected to the carrier film by means of flip-chip mounting. The semiconductor device is laterally enclosed by the dielectric material, which is applied to the thermally conductive plate. The introduction of a second dielectric material as an underfill between the carrier film and the underside of the semiconductor component can be done either by lateral pressing a corresponding potting compound or in the context of flip-chip mounting. Thus, for example, first the (solder) bumps can be applied to the underside of the semiconductor component and then a layer can be applied with the second dielectric material. This layer is then thinned back so far that the bumps are exposed for contacting straight on their underside. Subsequently, the connection process takes place with the carrier film.

Das mit dem Verfahren herstellbare Halbleitermodul umfasst dementsprechend u. a. zumindest ein Halbleiterbauelement mit einer integrierten Sub-Millimeterwellen-Halbleiterschaltung. Elektrische Anschlussflächen an der Unterseite des Halbleiterbauelementes sind über eine Flip-Chip Verbindung durch bekannte Verfahren wie Thermokompression, Ultraschall oder Thermo-Ultraschall mit Kontaktflächen an einer Oberseite einer mehrlagigen dielektrischen Trägefolie verbunden, die größere laterale Abmessungen als das Halbleiterbauelement und mindestens eine HF-Leitungsstruktur zur HF-Verbindung des Halbleiterbauelementes mit externen Komponenten aufweist. Das Halbleiterbauelement ist seitlich mit einem dielektrischen Material umschlossen und an der Oberseite mit einer thermisch leitfähigen Platte verbunden, die das Halbleiterbauelement und wenigstens einen Teil des das Halbleiterbauelement seitlich umschließenden dielektrischen Materials vollständig überdeckt. Dielektrisches Material, thermisch leitfähige Platte und Trägerfolie bilden somit ein geschlossenes Gehäuse für das Halbleiterbauelement. An der Unterseite der Trägerfolie sind ebenfalls entsprechende Kontaktflächen der integrierten Leitungsstruktur für die Kontaktierung mit externen Komponenten angebracht. In einer Alternative ist für eine Verbindung mit einem Hohlleiter keine derartige Kontaktfläche erforderlich. Vielmehr ist die integrierte HF-Leitungsstruktur entsprechend so ausgebildet, dass sie die Einkopplung einer geführten elektromagnetischen Welle in den Hohlleiter ermöglicht, der an die Unterseite der Trägerfolie angesetzt wird.The semiconductor module that can be produced by the method accordingly comprises u. a. at least one semiconductor device with an integrated sub-millimeter-wave semiconductor circuit. Electrical pads on the underside of the semiconductor device are connected via a flip-chip connection by known methods such as thermo-compression, ultrasound or thermal ultrasound with contact surfaces on a top of a multilayer dielectric support foil, the lateral dimensions larger than the semiconductor device and at least one RF line structure for Has RF connection of the semiconductor device with external components. The semiconductor device is laterally enclosed with a dielectric material and connected at the top to a thermally conductive plate that completely covers the semiconductor device and at least a portion of the dielectric material laterally surrounding the semiconductor device. Dielectric material, thermally conductive plate and carrier film thus form a closed housing for the semiconductor device. At the bottom of the carrier film corresponding contact surfaces of the integrated line structure for contacting with external components are also attached. In an alternative, no such contact surface is required for connection to a waveguide. Rather, the integrated RF line structure is correspondingly designed so that it allows the coupling of a guided electromagnetic wave in the waveguide, which is attached to the underside of the carrier film.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Das vorgeschlagene Verfahren sowie das zugehörige Halbleitermodul werden nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen nochmals näher erläutert. Hierbei zeigen:The proposed method and the associated semiconductor module will be explained in more detail below with reference to exemplary embodiments in conjunction with the drawings. Hereby show:

1 ein Beispiel für einen MMC auf einer Trägerfolie gemäß dem vorgeschlagenen Verfahren; 1 an example of an MMC on a carrier film according to the proposed method;

24 ein erstes Beispiel für Verfahrensschritte des vorgeschlagenen Verfahrens; 2 - 4 a first example of method steps of the proposed method;

56 ein zweites Beispiel für Verfahrensschritte des vorgeschlagenen Verfahrens; 5 - 6 a second example of method steps of the proposed method;

7 ein Beispiel für eine Ausgestaltung der Trägerfolie mit einer Einkopplungsstruktur in einen Hohlleiter und einer DC-Leiterstruktur; 7 an example of an embodiment of the carrier film with a coupling structure in a waveguide and a DC conductor structure;

8 ein Beispiel für eine an das Halbleitermodul angebundene Hohlleiterstruktur; und 8th an example of a connected to the semiconductor module waveguide structure; and

9 ein Beispiel für zusätzliche Dummy-Bumps zur mechanischen Stabilisierung, und 9 an example of additional dummy bumps for mechanical stabilization, and

10 ein weiteres Beispiel für eine Ausgestaltung des vorgeschlagenen Halbleitermoduls. 10 another example of an embodiment of the proposed semiconductor module.

Wege zur Ausführung der ErfindungWays to carry out the invention

Im Folgenden werden verschiedene Beispiele für das vorgeschlagene Verfahren zur Gehäusung von Sub-Millimeterwellen-Halbleiterschaltungen beschrieben. Die integrierte Halbleiterschaltung selbst befindet sich dabei auf einem Halbleiterchip, der an der Unterseite in den Figuren nicht dargestellte Anschlussflächen für dielektrische bzw. Hochfrequenzkontaktierung aufweist. Ein wesentlicher Verbindungsschritt aller Ausgestaltungen besteht in der Verbindung dieses Halbleiterbauelementes bzw. MMICs 1 mit einer vorgefertigten, mehrlagigen Trägerfolie 2, die mindestens zwei dielektrische Schichten aufweist.In the following, various examples of the proposed method for packaging sub-millimeter-wave semiconductor circuits will be described. The integrated semiconductor circuit itself is in this case on a semiconductor chip, which has not shown on the bottom side in the figures pads for dielectric or Hochfrequenzkontaktierung. An essential connection step of all configurations is the connection of this semiconductor component or MMIC 1 with a prefabricated, multilayer carrier foil 2 having at least two dielectric layers.

In der 1 sind hierzu der MMIC 1 sowie die Trägerfolie 2 schematisch angedeutet. Die Trägerfolie 2 umfasst in diesem Beispiel drei dielektrische Schichten sowie HF-Leitungsstrukturen 3, die an der Oberfläche der Trägerfolie 2 über Kontaktflächen 4 kontaktiert werden können. In gleicher Weise sind auch an der Unterseite der Folie entsprechende Kontaktflächen 5 für die HF-Leitungsstrukturen 3 vorgesehen, über die externe Komponenten über die Trägerfolie 2 mit dem MMIC 1 elektrisch verbunden werden können. Die Kontaktflächen 4 auf der Oberseite der Trägerfolie 2 sind in dem gleichen Muster angeordnet wie die korrespondierenden Anschlussflächen an der Unterseite des MMIC 1. Die Trägerfolie 2 weist hierbei eine größere laterale Ausdehnung auf als der MMIC 1, wie dies in der 1 zu erkennen ist. Dadurch lassen sich bspw. die eng beieinander liegenden Anschlussflächen an der Unterseite des MMICs 1 durch die Leitungsstrukturen 3 in der Trägerfolie 2 über weiter voneinander beabstandete Kontaktflächen 5 an der Unterseite der Trägerfolie 2 kontaktieren. Dies ist schematisch in der 1 angedeutet.In the 1 this is the MMIC 1 as well as the carrier film 2 indicated schematically. The carrier foil 2 includes in this example three dielectric layers as well as RF line structures 3 attached to the surface of the carrier film 2 over contact surfaces 4 can be contacted. In the same way, corresponding contact surfaces are also on the underside of the film 5 for the RF line structures 3 provided via the external components via the carrier film 2 with the MMIC 1 can be electrically connected. The contact surfaces 4 on top of the carrier film 2 are arranged in the same pattern as the corresponding pads on the underside of the MMIC 1 , The carrier foil 2 has a larger lateral extent than the MMIC 1 like this in the 1 can be seen. This allows, for example, the closely spaced pads on the bottom of the MMICs 1 through the line structures 3 in the carrier film 2 over more spaced contact surfaces 5 at the bottom of the carrier film 2 to contact. This is schematically in the 1 indicated.

Bei dem vorgeschlagenen Verfahren wird in allen Ausgestaltungen der MMIC 1 über eine Flip-Chip-Montage mit der Trägerfolie 2 verbunden. Die hierzu auf den Anschlussflächen des MMIC oder den Kontaktflächen 4 der Trägerfolie 2 aufgebrachten Bumps 6 sind in der 1 zu erkennen, die die beiden verbundenen Komponenten nach der Flip-Chip-Montage zeigt. Um für die Flip-Chip-Montage eine ausreichende mechanische Stabilität der Trägerfolie 2 zu gewährleisten, ist diese auf einem Hilfssubstrat aufgebracht, das in der 1 nicht dargestellt ist. Dieses Hilfssubstrat 7 ist jedoch beispielsweise in der 4 zu erkennen.In the proposed method is in all embodiments of the MMIC 1 via a flip-chip assembly with the carrier foil 2 connected. For this, on the pads of the MMIC or the contact surfaces 4 the carrier film 2 applied bumps 6 are in the 1 to recognize the two connected components after the flip-chip assembly shows. In order for the flip-chip mounting sufficient mechanical stability of the carrier film 2 To ensure this is applied to an auxiliary substrate, which in the 1 not shown. This auxiliary substrate 7 However, for example, in the 4 to recognize.

In einer Verfahrensalternative des vorgeschlagenen Verfahrens wird zunächst ein Trägersubstrat bestehend aus der dicken, thermisch und elektrisch sehr gut leitfähigen Platte 10 und einer Schicht aus einem dielektrischen Material 9 bereitgestellt. In die dielektrische Schicht werden anschließend, bspw. mittels Laserabtragung, Kavitäten bzw. Öffnungen 18 eingebracht, die ein Einsetzen des zu montierenden MMIC 1 in Kontakt mit der elektrisch und thermisch leitfähigen Platte 10 ermöglichen (vgl. 2). Die Dicke der Schicht aus dem dielektrischen Material 9 ist ungefähr so groß wie die Dicke des MMIC 1. Breite und Länge der Öffnungen 18 sind so gewählt, dass sie den jeweiligen lateralen Dimensionen der MMICs 1 entsprechen oder zumindest nahe kommen. Der entsprechende MMIC 1 wird dann mit der Oberseite, die in der Regel auch eine Massefläche bildet, in die dafür vorgesehene Öffnung 18 eingesetzt und über eine Klebeschicht 11 mit der Platte 10 verbunden. Hierbei wird ein thermisch und elektrisch gut leitfähiger Kleber verwendet. Die Unterseite des MMIC 1 mit den elektrischen Anschlussflächen bildet dabei wiederum eine möglichst ebene Fläche mit der Oberseite der dielektrischen Schicht, wie dies in der 3 schematisch angedeutet ist.In a method alternative of the proposed method is first a carrier substrate consisting of the thick, thermally and electrically very good conductive plate 10 and a layer of a dielectric material 9 provided. In the dielectric layer are then, for example. By laser ablation, cavities or openings 18 introduced, the insertion of the MMIC to be mounted 1 in contact with the electrically and thermally conductive plate 10 allow (cf. 2 ). The thickness of the layer of the dielectric material 9 is about the same size as the thickness of the MMIC 1 , Width and length of the openings 18 are chosen to match the respective lateral dimensions of the MMICs 1 meet or at least come close. The corresponding MMIC 1 is then in the designated opening with the top, which usually forms a ground plane 18 used and over an adhesive layer 11 with the plate 10 connected. Here, a thermally and electrically good conductive adhesive is used. The bottom of the MMIC 1 With the electrical connection surfaces, in turn, forms as flat a surface as possible with the upper side of the dielectric layer, as shown in FIG 3 is indicated schematically.

Anschließend werden im Rahmen einer Flip-Chip-Montage an die Anschlussflächen des MMIC 1 elektrische leitfähige Bumps 6 angebracht und das gesamte Bauteil mittels eines Flip-Chip-Prozesses auf der Trägerfolie 2 platziert. Das Ergebnis ist in 4 schematisch dargestellt. Das Hilfssubstrat 7 wird anschließend entfernt.Subsequently, as part of a flip-chip assembly to the pads of the MMIC 1 electric conductive bumps 6 attached and the entire component by means of a flip-chip process on the carrier film 2 placed. The result is in 4 shown schematically. The auxiliary substrate 7 will be removed afterwards.

Zur zusätzlichen Erhöhung der mechanischen Stabilität können bei der Verbindung zwischen Trägerfolie 2 und dem mit der Platte 10 verbundenen MMIC 1 auch zusätzliche Bumps 17 an Stellen platziert werden, die keine elektrische Verbindung erfordern. Diese Dummy-Bumps 17 haben somit keinerlei elektrische Funktion. Dies ist schematisch in 9 angedeutet, bei der zusätzlich zu den für die elektrische Verbindung erforderlichen Bumps 6 auch mehrere Dummy-Bumps 17 auf der Schicht aus dem dielektrischen Material 9 platziert werden. Im Gegenzug ist dann auch auf der Trägerfolie 2 an den entsprechenden Stellen eine zusätzliche Metallisierung 16 vorgesehen, auf die diese Dummy-Bumps 17 beim Flip-Chip-Prozess gelötet werden. Dies ist im oberen Teil der 9 zu erkennen.To further increase the mechanical stability can in the connection between the carrier film 2 and with the plate 10 connected MMIC 1 also additional bumps 17 be placed in places that do not require electrical connection. These dummy bumps 17 thus have no electrical function. This is schematically in 9 indicated in addition to the necessary for the electrical connection bumps 6 also several dummy bumps 17 on the layer of the dielectric material 9 to be placed. In return, then is also on the carrier film 2 to the corresponding places an additional metallization 16 provided on which these dummy bumps 17 be soldered during the flip-chip process. This is in the upper part of the 9 to recognize.

In einer weiteren Verfahrensalternative wird ausgehend von dem in 3 dargestellten Zustand ein späterer Underfill 8 bis auf die Höhe der Bumps 6 aufgebracht, wie dies aus der 5 zu erkennen ist. Dieser Underfill 8 besteht wiederum aus einem für die Hochfrequenzübertragung geeigneten dielektrischen Material. Hierzu wird ein Material gewählt, das einen geringen Verlustwinkel sowie dielektrische Werte aufweist, welche die Impedanzen der Bumps 6 entsprechend den Vorgaben anpassen. Im Anschluss daran wird wiederum das gesamte Bauteil mittels Flip-Chip-Technik auf die Trägerfolie 2 aufgebracht, so dass das Halbleitermodul gemäß 6 erhalten wird, von dem dann wiederum das Hilfssubstrat 7 abgelöst wird.In a further method alternative, starting from the in 3 state shown a later underfill 8th down to the height of the bumps 6 Applied, like this from the 5 can be seen. This underfill 8th consists in turn of a suitable for high-frequency transmission dielectric material. For this purpose, a material is chosen which has a low loss angle as well as dielectric values which are the impedances of the bumps 6 adjust according to the specifications. Subsequently, in turn, the entire component by means of flip-chip technology on the carrier film 2 applied, so that the semiconductor module according to 6 is obtained, from which in turn the auxiliary substrate 7 is replaced.

In die Trägerfolie 2 können neben den HF-Leitungsstrukturen 3 auch DC-Leitungsstrukturen eingebracht sein, wie dies schematisch mit den DC-Leitungsstrukturen 13 in 7 angedeutet ist. Weiterhin können die HF-Leitungsstrukturen 3 auch so ausgebildet sein, dass sie eine Einkopplung in einen an die Unterseite der Trägerfolie 2 angesetzten Hohlleiter ermöglichen. Eine derartige Einkopplungsstruktur 12 für die Einkopplung in einen Hohlleiter ist in der 8 ebenfalls schematisch angedeutet. Der Hohlleiter 14 ist dabei in der rückseitigen Metallisierung realisiert.In the carrier foil 2 can in addition to the RF line structures 3 Also be introduced DC line structures, as shown schematically with the DC line structures 13 in 7 is indicated. Furthermore, the RF line structures 3 Also be designed so that they are coupled into one on the underside of the carrier film 2 allow attached waveguide. Such a coupling structure 12 for coupling into a waveguide is in the 8th also indicated schematically. The waveguide 14 is realized in the backside metallization.

Auch wenn die Trägerfolie 2 in den vorliegenden Beispielen jeweils 3-lagig ausgebildet ist, so können selbstverständlich auch nur zwei oder mehr als drei dielektrische Lagen zum Einsatz kommen. Dies hängt von der Komplexität der zu realisierenden Leitungsstrukturen in der Folie ab, zwischen denen ein Übersprechen möglichst verhindert werden soll. Auch die Form der Leitungsstrukturen ist selbstverständlich in den Figuren lediglich in einer möglichen Ausgestaltung dargestellt und kann auch wesentlich komplexer ausfallen.Even if the carrier film 2 In the present examples in each case 3-ply is formed, of course, only two or more than three dielectric layers can be used. This depends on the complexity of the line structures to be realized in the film, between which crosstalk should be prevented as far as possible. The shape of the line structures is of course shown in the figures only in a possible embodiment and can also be much more complex.

8 zeigt schließlich ein Beispiel für die Anbindung eines Hohlleiters an das mit dem Verfahren hergestellte Halbleitermodul. Die Hohlleiterstruktur wird anstelle des Hilfssubstrates 7 mit der Unterseite der Trägerfolie 2 verbunden und ist in diesem Beispiel durch einen massiven Metallkörper 15 gebildet, in den der Hohlleiter 14 eingebracht ist. 8th finally shows an example of the connection of a waveguide to the semiconductor module produced by the method. The waveguide structure is used instead of the auxiliary substrate 7 with the underside of the carrier film 2 connected and is in this example by a solid metal body 15 formed, in which the waveguide 14 is introduced.

In 10 ist ein weiteres Beispiel für ein erfindungsgemäßes Halbleitermodul schematisch dargestellt. Für dessen Herstellung wird auf eine mehrlagige Trägerfolie 2 das MMIC 1 mit Hilfe der Flip-Chip Technik kontaktiert. Ein dielektrisches Substrat 19 ist mit einer Metallplatte 10 auf einer Seite verbunden und trägt auf der gegenüberliegenden Seite eine Metallisierung, die mit einem photolithographischen Prozess zur Bildung einer elektrischen Kontaktfläche 21 strukturiert wird. Das dielektrische Substrat 19 weist an der Position des MMIC eine Kavität bzw. Öffnung 18 auf. Das Substrat 19 ist mindestens so dick wie die Höhe des MMIC 1. Außerdem können die Metallisierungsschichten des Substrats 19, d. h. die metallische Platte 10 und die elektrische Kontaktfläche 21, mittels einer Durchkontaktierung 20 elektrisch verbunden werden. Auf die Oberseite des MMIC 1 wird eine Klebschicht 11 aufgebracht, durch die das MMIC 1 nach dem Einsetzen in die Öffnung 18 zur Wärmeabfuhr mit der metallischen Platte 10 verbunden wird. Das Substrat 19 kann zusätzlich mit Hilfe eines weiteren Flip-Chip Prozesses mit der Trägerfolie 2 verbunden werden. Außerdem kann durch eine weitere Kavität 23 im Substrat 19 an der Stelle, an der die Trägerfolie 2 eine Antennenstruktur 22 aufweist, die Effizienz und Bandbreite des abstrahlenden Elements durch diese Kavität 23 erhöht werden.In 10 is another example of a semiconductor module according to the invention shown schematically. For its production is based on a multi-layer carrier film 2 the MMIC 1 contacted using the flip-chip technique. A dielectric substrate 19 is with a metal plate 10 connected on one side and carries on the opposite side a metallization, using a photolithographic process to form an electrical contact surface 21 is structured. The dielectric substrate 19 has a cavity or opening at the position of the MMIC 18 on. The substrate 19 is at least as thick as the height of the MMIC 1 , In addition, the metallization layers of the substrate 19 ie the metallic plate 10 and the electrical contact surface 21 , by means of a via 20 be electrically connected. On top of the MMIC 1 becomes an adhesive layer 11 applied by the MMIC 1 after insertion into the opening 18 for heat dissipation with the metallic plate 10 is connected. The substrate 19 can additionally with the help of another flip-chip process with the carrier film 2 get connected. In addition, by another cavity 23 in the substrate 19 at the point where the carrier film 2 an antenna structure 22 has the efficiency and bandwidth of the radiating element through this cavity 23 increase.

Die vorangehenden Figuren zeigen jeweils die Gehäusung eines MMIC 1. In gleicher Weise können selbstverständlich mehrere derartiger MMICs nebeneinander sowie auch zusätzlich andere elektrische Komponenten wie Antennen, passive Hochfrequenzstrukturen oder eine komplette DC-Beschaltung der MMICs in das Halbleitermodul integriert und in gleicher Weise zusammen mit den MMICs gehäust und über die Trägerfolie kontaktiert werden.The preceding figures each show the housing of an MMIC 1 , In the same way, of course, several such MMICs side by side and also other electrical components such as antennas, passive high-frequency structures or a complete DC circuit of the MMICs integrated into the semiconductor module and housed in the same way together with the MMICs and contacted via the carrier film.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
MMICMMIC
22
Trägerfoliesupport film
33
HF-LeitungsstrukturRF line structure
44
Kontaktflächen an Oberseite der TrägerfolieContact surfaces on top of the carrier film
55
Kontaktflächen an Unterseite der TrägerfolieContact surfaces on underside of the carrier film
66
Flip-Chip-BumpsFlip-chip bumps
77
Hilfssubstratauxiliary substrate
88th
Underfillunderfill
99
dielektrisches Materialdielectric material
1010
thermisch und elektrisch leitfähige Plattethermally and electrically conductive plate
1111
Klebstoffschichtadhesive layer
1212
Einkopplungsstruktur in HohlleiterCoupling structure in waveguide
1313
DC-LeitungsstrukturDC-line structure
1414
Hohlleiterwaveguide
1515
Metallkörpermetal body
1616
Metallisierung für Dummy-BumpsMetallization for dummy bumps
1717
Dummy-BumpsDummy bumps
1818
Öffnungenopenings
1919
dielektrisches Substratdielectric substrate
2020
Durchkontaktierungvia
2121
Kontaktfläche am SubstratContact surface on the substrate
2222
Antennenstrukturantenna structure
2323
Kavitätcavity

Claims (14)

Verfahren zur Gehäusung von Sub-Millimeterwellen-Halbleiterschaltungen, die bei Frequenzen von ≥ 100 GHz arbeiten, bei dem – mindestens ein Halbleiterbauelement (1) mit einer integrierten Sub-Millimeterwellen-Halbleiterschaltung bereitgestellt wird, das an einer Unterseite elektrische Anschlussflächen für die Halbleiterschaltung aufweist, – eine mehrlagige dielektrische Trägerfolie (2) mit größeren lateralen Abmessungen als das mindestens eine Halbleiterbauelement (1) bereitgestellt wird, die mindestens eine HF-Leitungsstruktur (3) zur HF-Verbindung des Halbleiterbauelementes (1) mit anderen Komponenten und an einer Oberseite elektrische Kontaktflächen (4) der HF-Leitungsstruktur (3) in einer Anordnung aufweist, die einer Anordnung der elektrischen Anschlussflächen an der Unterseite des Halbleiterbauelementes (1) entspricht, und – die elektrischen Anschlussflächen des Halbleiterbauelementes (1) mittels Flip-Chip-Montage mit den elektrischen Kontaktflächen (4) der Trägerfolie (2) verbunden werden, wobei – das Halbleiterbauelement (1) seitlich mit einem dielektrischen Material (9) umschlossen wird, und – eine Oberseite des Halbleiterbauelementes (1) mit einer thermisch leitfähigen Platte (10) verbunden wird, die das mindestens eine Halbleiterbauelement (1) und wenigstens einen Teil des das Halbleiterbauelement (1) seitlich umschließenden dielektrischen Materials (9) vollständig überdeckt, bei dem a. die thermisch leitfähige Platte (10) mit einer Schicht aus dem dielektrischen Material (9) bereitgestellt wird, die eine zwischen Ober- und Unterseite des Halbleiterbauelements (1) gemessene Dicke aufweist oder übersteigt, bei dem in die Schicht Öffnungen (18) zur thermisch leitfähigen Platte (10) eingebracht werden, die ein Einsetzen des Halbleiterbauelements (1) ermöglichen, wobei das Halbleiterbauelement (1) vor der Flip-Chip-Montage in die Öffnungen (18) eingesetzt und mit der thermisch leitfähigen Platte (10) verbunden wird, bei dem eine dielektrische Trägerfolie (2) eingesetzt wird, die eine Antennenstruktur (22) aufweist, wobei in das Substrat (19) oder die Schicht aus dem dielektrischen Material (9) mindestens eine weitere Öffnung (23) an einer lateralen Position eingebracht wird, an der nach Abschluss des Verfahrens die Antennenstruktur (22) liegt und durch die die Effizienz und Bandbreite der Antennenstruktur (22) erhöht wird, und/oder b. bei dem eine dielektrische Trägerfolie (2) eingesetzt wird, bei der mindestens ein Teil der HF-Leitungsstruktur (3) so ausgebildet ist, dass sie die Einkopplung einer aus dem Halbleiterbauelement (1) ausgekoppelten elektromagnetischen Welle in eine Hohlleiterstruktur (14, 15) ermöglicht, wobei die Hohlleiterstruktur (14, 15) für die Führung der elektromagnetischen Welle auf eine Unterseite der Trägerfolie (2) aufgebracht wird.Method for packaging sub-millimeter-wave semiconductor circuits operating at frequencies of ≥ 100 GHz, in which - at least one semiconductor component ( 1 ) is provided with a sub-millimeter-wave semiconductor integrated circuit having electrical pads for the semiconductor circuit on a lower side, - a multilayer dielectric carrier foil ( 2 ) with larger lateral dimensions than the at least one semiconductor component ( 1 ), which comprises at least one RF line structure ( 3 ) for the RF connection of the semiconductor component ( 1 ) with other components and at a top electrical contact surfaces ( 4 ) of the RF line structure ( 3 ) in an arrangement which corresponds to an arrangement of the electrical connection areas on the underside of the semiconductor component ( 1 ), and - the electrical pads of the semiconductor device ( 1 ) by means of flip-chip mounting with the electrical contact surfaces ( 4 ) of the carrier film ( 2 ), wherein - the semiconductor device ( 1 ) laterally with a dielectric material ( 9 ), and - an upper side of the semiconductor device ( 1 ) with a thermally conductive plate ( 10 ) connecting the at least one semiconductor component ( 1 ) and at least a portion of the semiconductor device ( 1 ) laterally enclosing dielectric material ( 9 ) completely covered, in which a. the thermally conductive plate ( 10 ) with a layer of the dielectric material ( 9 ) is provided between one of the upper and lower sides of the semiconductor device ( 1 ) has or exceeds measured thickness, in which openings ( 18 ) to the thermally conductive plate ( 10 ) are introduced, the insertion of the semiconductor device ( 1 ), wherein the semiconductor device ( 1 ) before the flip-chip mounting in the openings ( 18 ) and with the thermally conductive plate ( 10 ), in which a dielectric carrier film ( 2 ), which has an antenna structure ( 22 ), wherein in the substrate ( 19 ) or the layer of the dielectric material ( 9 ) at least one further opening ( 23 ) is introduced at a lateral position at which, after completion of the method, the antenna structure ( 22 ) and by which the efficiency and bandwidth of the antenna structure ( 22 ), and / or b. in which a dielectric carrier foil ( 2 ) is used, wherein at least a part of the RF line structure ( 3 ) is designed such that it allows the coupling of one of the semiconductor component ( 1 ) decoupled electromagnetic wave in a waveguide structure ( 14 . 15 ), wherein the waveguide structure ( 14 . 15 ) for the guidance of the electromagnetic wave on a lower side of the carrier film ( 2 ) is applied. Verfahren zur Gehäusung von Sub-Millimeterwellen-Halbleiterschaltungen, die bei Frequenzen von ≥ 100 GHz arbeiten, bei dem – mindestens ein Halbleiterbauelement (1) mit einer integrierten Sub-Millimeterwellen-Halbleiterschaltung bereitgestellt wird, das an einer Unterseite elektrische Anschlussflächen für die Halbleiterschaltung aufweist, – eine mehrlagige dielektrische Trägerfolie (2) mit größeren lateralen Abmessungen als das mindestens eine Halbleiterbauelement (1) bereitgestellt wird, die mindestens eine HF-Leitungsstruktur (3) zur HF-Verbindung des Halbleiterbauelementes (1) mit anderen Komponenten und an einer Oberseite elektrische Kontaktflächen (4) der HF-Leitungsstruktur (3) in einer Anordnung aufweist, die einer Anordnung der elektrischen Anschlussflächen an der Unterseite des Halbleiterbauelementes (1) entspricht, und – die elektrischen Anschlussflächen des Halbleiterbauelementes (1) mittels Flip-Chip-Montage mit den elektrischen Kontaktflächen (4) der Trägerfolie (2) verbunden werden, wobei – das Halbleiterbauelement (1) seitlich mit einem dielektrischen Material (9) umschlossen wird, und – eine Oberseite des Halbleiterbauelementes (1) mit einer thermisch leitfähigen Platte (10) verbunden wird, die das mindestens eine Halbleiterbauelement (1) und wenigstens einen Teil des das Halbleiterbauelement (1) seitlich umschließenden dielektrischen Materials (9) vollständig überdeckt, bei dem a. ein Substrat (19) aus dem dielektrischen Material (9) bereitgestellt wird, das eine zwischen Ober- und Unterseite des Halbleiterbauelements (1) gemessene Dicke aufweist oder übersteigt, das auf einer Seite mit einer metallischen Platte als thermisch leitfähiger Platte (10) verbunden ist und auf einer gegenüberliegenden Seite eine Metallisierung aufweist, die über mindestens eine Durchkontaktierung (20) elektrisch mit der thermisch leitfähigen Platte (10) verbunden ist und das mit einem photolithographischen Prozess zur Bildung mindestens einer elektrischen Kontaktfläche (21) strukturiert wird, wobei in das Substrat (19) Öffnungen (18) zur thermisch leitfähigen Platte (10) eingebracht werden, die ein Einsetzen des Halbleiterbauelements (1) ermöglichen, und das Halbleiterbauelement (1) vor oder nach der Flip-Chip-Montage in die Öffnungen (18) eingesetzt und mit der thermisch leitfähigen Platte (10) verbunden wird, wobei die mindestens eine elektrische Kontaktfläche (21) am Substrat (19) mit einer in der Lage korrespondierenden elektrischen Kontaktfläche (4) der Trägerfolie (2) verbunden wird, und wobei eine dielektrische Trägerfolie (2) eingesetzt wird, die eine Antennenstruktur (22) aufweist, wobei in das Substrat (19) oder die Schicht aus dem dielektrischen Material (9) mindestens eine weitere Öffnung (23) an einer lateralen Position eingebracht wird, an der nach Abschluss des Verfahrens die Antennenstruktur (22) liegt und durch die die Effizienz und Bandbreite der Antennenstruktur (22) erhöht wird, und/oder b. bei dem eine dielektrische Trägerfolie (2) eingesetzt wird, bei der mindestens ein Teil der HF-Leitungsstruktur (3) so ausgebildet ist, dass sie die Einkopplung einer aus dem Halbleiterbauelement (1) ausgekoppelten elektromagnetischen Welle in eine Hohlleiterstruktur (14, 15) ermöglicht, wobei die Hohlleiterstruktur (14, 15) für die Führung der elektromagnetischen Welle auf eine Unterseite der Trägerfolie (2) aufgebracht wird.Method for packaging sub-millimeter-wave semiconductor circuits operating at frequencies of ≥ 100 GHz, in which - at least one semiconductor component ( 1 ) is provided with a sub-millimeter-wave semiconductor integrated circuit having electrical pads for the semiconductor circuit on a lower side, - a multilayer dielectric carrier foil ( 2 ) with larger lateral dimensions than the at least one semiconductor component ( 1 ), which comprises at least one RF line structure ( 3 ) for the RF connection of the semiconductor component ( 1 ) with other components and at a top electrical contact surfaces ( 4 ) of the RF line structure ( 3 ) in an arrangement which corresponds to an arrangement of the electrical connection areas on the underside of the semiconductor component ( 1 ), and - the electrical pads of the semiconductor device ( 1 ) by means of flip-chip mounting with the electrical contact surfaces ( 4 ) of the carrier film ( 2 ), wherein - the semiconductor device ( 1 ) laterally with a dielectric material ( 9 ), and - an upper side of the semiconductor device ( 1 ) with a thermally conductive plate ( 10 ) connecting the at least one semiconductor component ( 1 ) and at least a portion of the semiconductor device ( 1 ) laterally enclosing dielectric material ( 9 ) completely covered, in which a. a substrate ( 19 ) of the dielectric material ( 9 ) which is provided between the top and bottom sides of the semiconductor device ( 1 ) has or exceeds measured thickness on one side with a metallic plate as a thermally conductive plate ( 10 ) and on one opposite side has a metallization, which via at least one via ( 20 ) electrically with the thermally conductive plate ( 10 ) and that with a photolithographic process for forming at least one electrical contact surface ( 21 ), wherein in the substrate ( 19 ) Openings ( 18 ) to the thermally conductive plate ( 10 ) are introduced, the insertion of the semiconductor device ( 1 ), and the semiconductor device ( 1 ) before or after the flip-chip mounting in the openings ( 18 ) and with the thermally conductive plate ( 10 ), wherein the at least one electrical contact surface ( 21 ) on the substrate ( 19 ) with a corresponding electrical contact surface ( 4 ) of the carrier film ( 2 ), and wherein a dielectric carrier foil ( 2 ), which has an antenna structure ( 22 ), wherein in the substrate ( 19 ) or the layer of the dielectric material ( 9 ) at least one further opening ( 23 ) is introduced at a lateral position at which, after completion of the method, the antenna structure ( 22 ) and by which the efficiency and bandwidth of the antenna structure ( 22 ), and / or b. in which a dielectric carrier foil ( 2 ) is used, wherein at least a part of the RF line structure ( 3 ) is designed such that it allows the coupling of one of the semiconductor component ( 1 ) decoupled electromagnetic wave in a waveguide structure ( 14 . 15 ), wherein the waveguide structure ( 14 . 15 ) for the guidance of the electromagnetic wave on a lower side of the carrier film ( 2 ) is applied. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zwischenraum zwischen der Trägerfolie (2) und der Unterseite des Halbleiterbauelements (1) mit einem zweiten dielektrischen Material ausgefüllt wird, das die Übertragung von HF-Signalen zwischen der Trägerfolie (2) und dem Halbleiterbauelement (1) über die elektrische Verbindung der Anschluss- mit den Kontaktflächen (4) mit einem geringen Verlustwinkel tanδ < 0.003 ermöglicht.A method according to claim 1 or 2, characterized in that a gap between the carrier film ( 2 ) and the underside of the semiconductor device ( 1 ) is filled with a second dielectric material which inhibits the transmission of RF signals between the carrier film ( 2 ) and the semiconductor device ( 1 ) via the electrical connection of the connection with the contact surfaces ( 4 ) with a low loss angle tanδ <0.003. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite dielektrische Material so gewählt wird, dass die elektrische Verbindung in der Impedanz angepasst ist.A method according to claim 3, characterized in that the second dielectric material is chosen so that the electrical connection in the impedance is adjusted. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine dielektrische Trägerfolie (2) eingesetzt wird, die zusätzlich zur HF-Leitungsstruktur (3) auch mindestens eine DC-Leitungsstruktur (13) zur Herstellung einer DC-Verbindung des Halbleiterbauelementes (1) mit anderen Komponenten aufweist.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that a dielectric carrier film ( 2 ), which in addition to the RF line structure ( 3 ) at least one DC line structure ( 13 ) for producing a DC connection of the semiconductor component ( 1 ) with other components. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu dem mindestens einen Halbleiterbauelement (1) weitere elektrische Komponenten mit der Trägerfolie (2) verbunden und von dem dielektrischen Material (9) seitlich umschlossen werden.Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that in addition to the at least one semiconductor device ( 1 ) further electrical components with the carrier film ( 2 ) and the dielectric material ( 9 ) are enclosed laterally. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur mechanischen Stabilisierung der Verbindung zwischen Trägerfolie (2) und Halbleiterbauelement (1) bei der Flip-Chip-Montage Bumps (17), die keine elektrische Funktion erfüllen, auf die Trägerfolie (2) und/oder das dielektrische Material (9) aufgebracht werden.Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that for the mechanical stabilization of the connection between carrier film ( 2 ) and semiconductor device ( 1 ) in flip-chip mounting bumps ( 17 ), which fulfill no electrical function, on the carrier film ( 2 ) and / or the dielectric material ( 9 ) are applied. Halbleitermodul, das mindestens ein Halbleiterbauelement (1) mit einer integrierten Sub-Millimeterwellen-Halbleiterschaltung umfasst, bei dem das Halbleiterbauelement (1) an einer Unterseite elektrische Anschlussflächen für die Halbleiterschaltung aufweist, die über eine Flip-Chip-Verbindung mit Kontaktflächen (4) an einer Oberseite einer mehrlagigen dielektrischen Trägerfolie (2) verbunden sind, die größere laterale Abmessungen als das mindestens eine Halbleiterbauelement (1) und mindestens eine HF-Leitungsstruktur (3) zur HF-Verbindung des Halbleiterbauelementes (1) mit externen Komponenten aufweist, wobei das Halbleiterbauelement (1) seitlich mit einem dielektrischen Material (9) umschlossen und an einer Oberseite mit einer thermisch leitfähigen Platte (10) verbunden ist, die das mindestens eine Halbleiterbauelement (1) und wenigstens einen Teil des das Halbleiterbauelement (1) seitlich umschließenden dielektrischen Materials (9) vollständig überdeckt, bei dem a. in der dielektrischen Trägerfolie (2) mindestens ein Teil der HF-Leitungsstruktur (3) so ausgebildet ist, dass sie die Einkopplung einer aus dem Halbleiterbauelement (1) ausgekoppelten elektromagnetischen Welle in eine Hohlleiterstruktur (14, 15) ermöglicht, und die Hohlleiterstruktur (14, 15) für die Führung der elektromagnetischen Welle an einer Unterseite der Trägerfolie (2) angebracht ist, und/oder b. die dielektrische Trägerfolie (2) mindestens eine Antennenstruktur (22) aufweist, über der in dem dielektrischen Material (9) mindestens ein Hohlraum (23) ausgebildet ist, durch den die Effizienz und Bandbreite der Antennenstruktur (22) erhöht wird.Semiconductor module, the at least one semiconductor device ( 1 ) comprising a sub-millimeter-wave semiconductor integrated circuit, in which the semiconductor device ( 1 ) has on a bottom side electrical connection surfaces for the semiconductor circuit, which via a flip-chip connection with contact surfaces ( 4 ) on an upper side of a multilayer dielectric support film ( 2 ), the larger lateral dimensions than the at least one semiconductor device ( 1 ) and at least one RF line structure ( 3 ) for the RF connection of the semiconductor component ( 1 ) with external components, wherein the semiconductor component ( 1 ) laterally with a dielectric material ( 9 ) and at an upper side with a thermally conductive plate ( 10 ) which connects the at least one semiconductor component ( 1 ) and at least a portion of the semiconductor device ( 1 ) laterally enclosing dielectric material ( 9 ) completely covered, in which a. in the dielectric carrier film ( 2 ) at least a part of the RF line structure ( 3 ) is designed such that it allows the coupling of one of the semiconductor component ( 1 ) decoupled electromagnetic wave in a waveguide structure ( 14 . 15 ), and the waveguide structure ( 14 . 15 ) for the guidance of the electromagnetic wave at a lower side of the carrier foil ( 2 ), and / or b. the dielectric carrier foil ( 2 ) at least one antenna structure ( 22 ) over which in the dielectric material ( 9 ) at least one cavity ( 23 ), by which the efficiency and bandwidth of the antenna structure ( 22 ) is increased. Halbleitermodul nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zwischenraum zwischen der Oberseite der Trägerfolie (2) und der Unterseite des Halbleiterbauelements (1) mit einem zweiten dielektrischen Material ausgefüllt ist, das die Übertragung von HF-Signalen zwischen der Trägerfolie (2) und dem Halbleiterbauelement (1) über die Flip-Chip-Verbindung der Anschluss- mit den Kontaktflächen (4) mit einem geringen Verlustwinkel tanδ < 0.003 ermöglicht.Semiconductor module according to claim 8, characterized in that a gap between the upper side of the carrier film ( 2 ) and the underside of the semiconductor device ( 1 ) is filled with a second dielectric material which inhibits the transmission of RF signals between the carrier film ( 2 ) and the semiconductor device ( 1 ) via the flip-chip connection of the connection with the contact surfaces ( 4 ) with a low loss angle tanδ <0.003. Halbleitermodul nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite dielektrische Material so gewählt ist, dass die Flip-Chip-Verbindung in der Impedanz angepasst ist.Semiconductor module according to claim 9, characterized in that the second dielectric material is chosen so that the flip-chip connection is adapted in impedance. Halbleitermodul nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die dielektrische Trägerfolie (2) zusätzlich zur HF-Leitungsstruktur (3) auch mindestens eine DC-Leitungsstruktur (13) zur Herstellung einer DC-Verbindung des Halbleiterbauelementes (1) mit externen Komponenten aufweist. Semiconductor module according to one of claims 8 to 10, characterized in that the dielectric carrier film ( 2 ) in addition to the RF line structure ( 3 ) at least one DC line structure ( 13 ) for producing a DC connection of the semiconductor component ( 1 ) with external components. Halbleitermodul nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die thermisch leitfähige Platte (10) aus einem metallischen Material besteht und wenigstens eine der Kontaktflächen (4) an der Oberseite der dielektrischen Trägerfolie (2) über mindestens eine Durchkontaktierung (20) durch das dielektrische Material (9) elektrisch mit der thermisch leitfähigen Platte (10) verbunden ist.Semiconductor module according to one of claims 8 to 11, characterized in that the thermally conductive plate ( 10 ) consists of a metallic material and at least one of the contact surfaces ( 4 ) at the top of the dielectric carrier film ( 2 ) via at least one via ( 20 ) through the dielectric material ( 9 ) electrically with the thermally conductive plate ( 10 ) connected is. Halbleitermodul nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleitermodul zusätzlich zu dem mindestens einen Halbleiterbauelement (1) weitere elektrische Komponenten umfasst, die mit der Trägerfolie (2) verbunden und von dem dielektrischen Material (9) seitlich umschlossen sind.Semiconductor module according to one of claims 8 to 12, characterized in that the semiconductor module in addition to the at least one semiconductor device ( 1 ) comprises further electrical components which are in contact with the carrier film ( 2 ) and the dielectric material ( 9 ) are enclosed laterally. Halbleitermodul nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Trägerfolie (2) und Halbleiterbauelement (1) und/oder dielektrischem Material (9) Löthöcker oder Lötkugeln (17), die keine elektrische Funktion erfüllen, angeordnet sind.Semiconductor module according to one of claims 8 to 13, characterized in that between the carrier film ( 2 ) and semiconductor device ( 1 ) and / or dielectric material ( 9 ) Solder bumps or solder balls ( 17 ), which do not fulfill an electrical function, are arranged.
DE102012025433.4A 2012-12-21 2012-12-21 Method for housing sub-millimeter-wave semiconductor circuits and semiconductor module that can be produced by the method Active DE102012025433B4 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102012025433.4A DE102012025433B4 (en) 2012-12-21 2012-12-21 Method for housing sub-millimeter-wave semiconductor circuits and semiconductor module that can be produced by the method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102012025433.4A DE102012025433B4 (en) 2012-12-21 2012-12-21 Method for housing sub-millimeter-wave semiconductor circuits and semiconductor module that can be produced by the method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102012025433A1 DE102012025433A1 (en) 2014-06-26
DE102012025433B4 true DE102012025433B4 (en) 2015-10-01

Family

ID=50878377

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102012025433.4A Active DE102012025433B4 (en) 2012-12-21 2012-12-21 Method for housing sub-millimeter-wave semiconductor circuits and semiconductor module that can be produced by the method

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102012025433B4 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020074146A1 (en) * 1998-09-29 2002-06-20 Akihiko Okubora Semiconductor device, methods of production of the same, and method of mounting a component
US20050093172A1 (en) * 2003-10-10 2005-05-05 Norihito Tsukahara Electronic circuit device, and method and apparatus for manufacturing the same
US20090103160A1 (en) * 2007-10-22 2009-04-23 General Electric Company Apparatus and method of forming high performance integrated rf optical module

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5353498A (en) 1993-02-08 1994-10-11 General Electric Company Method for fabricating an integrated circuit module

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020074146A1 (en) * 1998-09-29 2002-06-20 Akihiko Okubora Semiconductor device, methods of production of the same, and method of mounting a component
US20050093172A1 (en) * 2003-10-10 2005-05-05 Norihito Tsukahara Electronic circuit device, and method and apparatus for manufacturing the same
US20090103160A1 (en) * 2007-10-22 2009-04-23 General Electric Company Apparatus and method of forming high performance integrated rf optical module

Also Published As

Publication number Publication date
DE102012025433A1 (en) 2014-06-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102011085348B4 (en) Integrated antennas in a wafer plane housing and manufacturing method therefor
DE102017202578B4 (en) Semiconductor device including an antenna and method of manufacturing a semiconductor device
DE102006023123B4 (en) Distance detection radar for vehicles with a semiconductor module with components for high frequency technology in plastic housing and method for producing a semiconductor module with components for a distance detection radar for vehicles in a plastic housing
DE102010001407B4 (en) Integrated wafer-level antennas
DE102014112497B4 (en) Functionalized redistribution layers
DE112013001709B4 (en) Electronic semiconductor assembly for millimeter wave semiconductor wafers
DE10201781B4 (en) High frequency power device and high frequency power module and method of making the same
DE102008040900B4 (en) Stacked IC structure and method of forming a stacked IC structure
DE102005002707B4 (en) Method for producing electrical connections in a semiconductor device by means of coaxial microconnection elements
DE10033977B4 (en) Interconnect structure for using semiconductor chips on substrates
DE112016000846T5 (en) Block structures with integrated waveguides for fast data transfers between block components
DE102005009163B4 (en) Semiconductor device having a semiconductor chip having signal contact surfaces and supply contact surfaces, and method for producing the semiconductor device
WO2004063767A1 (en) Radar-transceiver for microwave and millimetre applications
DE102016212129B4 (en) Radio frequency transmission/reception element and method of manufacturing a radio frequency transmission/reception element
EP1726063B1 (en) Microwave antenna for flip-chip semiconductor modules
DE102014115313B4 (en) Circuit board, millimeter wave system and method for operating a millimeter wave system
WO2009118249A1 (en) Method for the production of an electronic assembly
EP1825561A1 (en) Antenna assembly for a radar transceiver
DE102013111569B4 (en) Semiconductor packages with integrated antennas and processes for their production
DE102005003125A1 (en) High-frequency electrical circuit for multi-chip module, has electrical components mechanically connected with each other by sealing compound and provided with conductive strip layers, which electrically connects components with each other
DE60037297T2 (en) Method of reducing mutual inductance between connecting wires of a high-frequency amplifier circuit
DE10300956B3 (en) Device with high frequency connections in a substrate
WO2004064140A1 (en) Module with encapsulation
DE102019128779B4 (en) High frequency device with high frequency signal routing element and associated manufacturing process
DE102012025433B4 (en) Method for housing sub-millimeter-wave semiconductor circuits and semiconductor module that can be produced by the method

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final